露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器技术方案

本发明专利技术涉及一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、装置及控制器，属于道路设计技术领域。该方法通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本发明专利技术实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡和道路等有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。

Method, system and controller of man-machine interactive route selection for open pit road system

【技术实现步骤摘要】
露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器
本专利技术属于道路设计
，具体涉及一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器。
技术介绍
矿岩运输是露天开采中的关键性环节之一，其基建投资占总投资的40％～60％，运输成本占采矿成本的40％以上，因此运输方式的选择与运输系统优化在露天矿生产中有着举足轻重的作用，对减少露天矿基建投资、提高矿石产量、降低采矿成本、提高劳动生产率有着重要意义。为了适应特大型露天矿深部开采，目前世界上大型露天矿普遍采用150t～360t的矿用汽车开拓方式，汽车开拓运输工艺由于其灵活性，在现代露天采矿作业中优势愈专利技术显。因此，如何优化露天矿道路运输系统就显得尤为重要。露天矿道路系统选线优化问题实际上表达的是在众多因素的综合考虑下，通过利用计算机优化技术实现大量方案自动生成和评价，在给定起点、终点之间寻找一个序列使道路空间总成本最小。这是一个十分复杂的问题，两点之间存在的道路空间走向方案无数，而且考虑的因素之间存在相互作用，相互制约。在道路选线优化设计中有两个关键因素为：搜索策略和计算总成本方法。在过去的几十年中，多类数学算法用于优化道路选线工作，包括遗传算法、粒子群算法、变分法、网格优化法以及动态规划法等。目前，道路系统优化研究基本上是已知起点和终点的多路径最优化求解。算法运行过程中以地表道路设计进行研究，而对露天开采境界内的道路系统选线问题：即沿境界终了边坡铺设，综合考虑道路参数(宽度、坡度、曲线半径)、矿岩空间赋存形态、运输经济性、地质不稳定区及道路折返线布置等限制条件的同时，找出从给定坑底到地表的最优路线的研究鲜有。
技术实现思路
为了解决露天矿采场内道路系统优化问题，本专利技术提供了一种露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器。本专利技术提供的技术方案如下：一方面，一种露天矿道路系统人机交互式选线方法，包括：根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；根据所述中心线、所述每个台阶的所述矿岩量及运距计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；判断所述运输功的大小，确定选线方案。进一步可选地，所述计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，包括：确定当前台阶；判断所述当前台阶是否为最后一级台阶；若不是所述最后一级台阶，则遍历所述当前台阶的参数组合，并判断所述遍历是否结束；若所述遍历结束，则设置下一级所述台阶为当前台阶；若所述遍历未结束，则将所述中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则保存所述中心线。进一步可选地，还包括：判断所述中心线是否满足预设要求；若是，则保持所述中心线。进一步可选地，所述不同路径下的所述道路的中心线，包括：确定所述中心线的起点和目标点；根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。进一步可选地，所述根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量，包括：获取所述图形数据库；依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；若否，则重复遍历所述图形数据库。又一方面，一种露天矿道路系统人机交互式选线装置，包括：获取模块和处理模块；所述获取模块，用于根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；所述处理模块，用于根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；还用于根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；还用于判断所述运输功的大小，确定选线方案。进一步可选地，所述获取模块，还用于获取单线条境界的弧线段，并将所述弧线段发送至所述处理模块；所述处理模块，还用于接收所述弧线段。进一步可选地，所述处理模块，还用于确定所述中心线的起点和目标点；根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。进一步可选地，所述获取模块，还用于获取所述图形数据库；所述处理模块，还用于依次遍历所述图形数据库，判断是否到达矿岩边界；若是，则计算所述矿岩等效质心和所述矿岩量；若否，则重复遍历所述图形数据库。又一方面，一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述计算机程序，以实现上述任一项所述的露天矿道路系统人机交互式选线方法。本专利技术实施例提供的露天矿道路系统人机交互式选线方法、系统及控制器，该方法根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的道路的中心线，道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；根据中心线和矿岩量计算每种道路方案下的矿岩运输功；判断运输功的大小，确定选线方案。通过获取露天坑内台阶矿岩量及其等效质心，根据道路中心线算法生成道路方案的基础上，计算各方案下矿岩运距，进而求得各方案矿岩运输功，最终判断和优选道路方案。本专利技术实施例可以采用计算机编程实现，通过输入采场边坡与道路等的有关参数，实现坑内道路方案的自动生成，通过多方案评价指标输出，对露天矿坑内固定道路方案进行自动优选，从而确定最优方案，方便、快捷的解决了现有技术中选线随意性大、结果不科学不经济的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的各台阶矿岩等效质心与矿岩量计算流程示意图；图3为本专利技术实施例中露天采场台阶矿岩运距示意图；图4为本专利技术实施例中道路中心线与台阶坡顶、坡底线空间关系；图5为本专利技术实施例中道路缓坡段处理示意图；图6为本专利技术实施例中的道理中心线绘制流程示意图；图7为本专利技术实施例提供的道路多方案优选流程示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种露天矿道路系统人机交互式选线装置结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的控制器结构示意图；图10为分层矿岩边界线图层命名示意图；图11为台阶矿岩等效质心坐标及矿岩量获取结果示意图；图12为道路中心线生成图；图13道路多方案自动生成示意图；图14为输出各方案运输功结果。...

【技术保护点】
1.一种露天矿道路系统人机交互式选线方法，其特征在于，包括：/n根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；/n根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；/n根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；/n判断所述运输功的大小，确定选线方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种露天矿道路系统人机交互式选线方法，其特征在于，包括：
根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量；
根据道路参数和预设判断规则，计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，所述道路参数包括道路纵坡、缓坡段长度和转弯半径；
根据所述中心线和所述矿岩量计算每种所述道路方案下的矿岩运输功；
判断所述运输功的大小，确定选线方案。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算并获取不同道路方案下的所述道路的中心线，包括：
确定当前台阶；
判断所述当前台阶是否为最后一级台阶；
若不是所述最后一级台阶，则遍历所述当前台阶的参数组合，并判断所述遍历是否结束；
若所述遍历结束，则设置下一级所述台阶为当前台阶；
若所述遍历未结束，则将所述中心线延伸到下一级，并判断是否延伸至最后一级台阶，若否，则保存所述中心线。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
判断所述中心线是否满足预设要求；
若是，则保持所述中心线。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同路径下的所述道路的中心线，包括：
确定所述中心线的起点和目标点；
根据所述起点和所述目标点，分别按照顺时针和逆时针方向获取所述中心线。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据矿床块体模型和开采境界三维DTM模型切割生成台阶分层矿岩边界线的图形数据库，获取每个台阶的矿岩等效质心和矿岩量，包括：
获取所述图形数据库；
依次遍...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗周全，徐海，唐忠伟，秦亚光，昌珺，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43